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单刀六掷继电器开关,除了上述简单的构型命名法,某些开关构型还具有通用名称。多端口开关只不过是三掷或更多掷的单刀开关。这些命名有时还可能造成困扰,双刀双掷(DPDT)开关也可指四端口转换开关。该转换构型可将开关锁定为以下两种模式中的一种:(端口1至端口3)路径+(端口2至端口4)路径;或者(端口1至端口2)路径+(端口3至端口4)路径。
今天为大家介绍射频开关网络的一些基本参数,例如插损、驻波、特征阻抗,和上升时间等;此外,射频开关的网络设计,包括如何根据应用选择正确的拓扑结构。提高其利用性能等;最后,关于部分开关网络,例如线缆、连接器。开关的关键指标,许多的射频开关厂商用两个主要的参数拓扑结构和带宽来描述它们的产品。虽然这些规格在评估阶段的确是很重要的。
但是它们不能为买方提供足够的信息来支撑决策。首先就看一下购买开关网络必不可少的一些参数:特征阻抗。特征阻抗是传输线的参数,它由传输线的物理结构决定,当然,信号在传输线上如何传输或反射也有一定的影响。射频器件的阻抗不是DC阻抗,在传输线理论中(图:传输线的特征阻抗),可以使用下面的公式进行计算:Z0表示特征阻抗。
L表示电流通过导线时在导线周围形成的磁场引起的RF传输线的每单位长度的电感,C表示射频传输线单位长度的电容(也是存在于两个导体之间的电容),R表示射频传输线的每一单位DC阻抗,G表示单位长度的介质电导,ω表示频率(radians/s)。理想的电缆没有阻抗或电介质外泄,它的特征阻抗可以通过右式计算:50Ω的射频系统构成了射频市场的大部分。
包括大多数通信系统。75Ω的射频系统数量较少,主要应用在广电等视讯射频系统。总之,工程师应该首先确保测试系统中部件和电缆连接器等是阻抗匹配的。插损,如果传播通过的传输线的长度大于其自身波长的1%,则在信号中会出现显著的功率损耗。开关模块的插损是测量功率损失和信号衰减。特定频率下开关的插损可以使用在该频率开关所引起的功率损失(1式)/电压衰减(2式)来表示。
我们可以把开关或继电器看成一个低通滤波器。生活中的每个开关都有一特定的电容,电感,电阻和电导,这些寄生元件组合以衰减和降低开关路由的信号。这些组件引起的功率损耗和电压衰减随输入信号的频率而变化,并且可以通过开关模块在该频率处的插入损耗规格进行量化。电压驻波比(驻波比)就像声波、光波等,当信号在不同介质之间(例如不匹配阻抗的器件)传播会发生反射。
在一个开关模块中,这种不匹配可能是连接器和PCB迹线之间的特征阻抗,以及实际的继电器本身……由于驻波比测量反射波的功率,它常常也用来衡量传输线的功率损耗。根据其自身相位,输入信号可能会与反射波相加减。这取决于反射波相对于输入信号是同相还是反相,同相时取到很大值,反相时取到较小值。(1Vpp正弦波引起的衰减比较)的电路中。
负载阻抗为(40.5Ω)不等于信号源和传输线的阻抗(50Ω)。因此,通过传输线传输的部分信号会从负载端反射回来。我们可以根据下列公式测量反射:较终简化计算结果就是:(1+0.1)/(1-0.1)=1.22为了更形象的理解这个例子,在射频系统中,信号源发生1Vpp的正弦波信号。由于系统的反射系数为0.1,我们可以大致知道反射的幅度值,大致为0.1×1=0.1V或者说100mV。
当反射波分别于输入信号同相和反相时合成信号的很大和较小幅度。同理,通过很大及较小电压驻波亦可求得驻波比。带宽也是开关模块的一个非常重要的参数。然而,带宽能提供的是非常近似的性能,而且射频开关在开关的带宽规范上各供应商之间较不同。开关的带宽简单的表示在可接受的损耗条件下该开关可以比较可信地路由信号的很大频率。
产品的带宽通常也就是指其中频带宽(-3dB带宽)。这种观点对于诸如数字转换器之类的仪器是精准的,其中设备的单款规格实际上是仪器的模拟前端的-3dB点。然而对于开关,有时带宽选择-3dB带宽并不准确。(厂商的带宽标定是否是按-3dB标定,对其价格和性能会有较大影响。)隔离定义的是通过开路耦合到的信号,串扰定义的是线路之间例如射频模块上不同部分的复用器之间。
上升时间,如果信号是**弦波,开关模块的带宽/插损参数就足够决定该产品是否适合应用。然而,对于有多个频率分量的信号,例如方波,就不是那么简单,因为保持这样的信号的完整性取决于开关对信号上升的时间。展示了方波的五次谐波测量。假设方波的较高次谐波需要通过开关路由。什么样的开关能够成功的路由这样的信号?我们需要比较开关的上升时间和谐波的上升时间。